DE112006003208T5 - Method and apparatus for combustion control in a multi-cylinder engine with homogeneous compression ignition - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Steuern einer Verbrennung in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor, der in einem Modus mit gesteuerter Selbstzündung betrieben wird, umfassend:
ein Überwachen einer Verbrennung in jedem Zylinder;
ein Bestimmen eines Zielwerts einer Verbrennungs-Phasenlage; und
ein selektives Steuern einer Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder, die bewirkt, dass der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage erreicht wird.
A method of controlling combustion in a multi-cylinder internal combustion engine operating in a controlled auto-ignition mode, comprising:
monitoring combustion in each cylinder;
determining a target value of a combustion phasing; and
selectively controlling a fueling to each cylinder that causes the target phasing of the combustion phasing to be achieved.

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Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Diese Erfindung betrifft allgemein Steuersysteme von Verbrennungsmotoren und insbesondere ein Betreiben eines Motors mit homogener Kompressionszündung.These This invention relates generally to control systems of internal combustion engines and more particularly, operating an engine with homogeneous compression ignition.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Um die thermische Effizienz eines Benzin-Verbrennungsmotors zu verbessern, steigert eine verdünnte Verbrennung – entweder mittels Luft oder mittels eines zurückgeführten Abgases – die thermische Effizienz und reduziert NOx-Emissionen. Wegen Fehlzündung und Verbrennungsinstabilität infolge eines langsamen Abbrennens in einem oder mehreren Zylindern gibt es jedoch eine Grenze, bis zu der ein Motor mit einem verdünnten Gemisch betrieben werden kann. Bekannte Verfahren, um das Verdünnungslimit auszudehnen, umfassen 1) ein Verbessern einer Zündbarkeit des Gemisches durch ein Verbessern einer Zündungs- und Kraftstoffvorbereitung, 2) ein Erhöhen der Flammengeschwindigkeit durch ein Einführen einer Ladungsbewegung und einer Turbulenz, und 3) ein Betreiben des Motors unter Verwendung eines Verbrennungsprozesses mit gesteuerter Selbstzündung.In order to improve the thermal efficiency of a gasoline internal combustion engine, dilute combustion - either by air or by means of recirculated exhaust gas - increases thermal efficiency and reduces NO x emissions. However, due to misfire and combustion instability due to slow burning in one or more cylinders, there is a limit to which an engine may be operated with a dilute mixture. Known methods for extending the dilution limit include 1) improving ignitability of the mixture by improving ignition and fuel preparation, 2) increasing the flame speed by introducing charge motion and turbulence, and 3) operating the engine using a combustion process with controlled auto-ignition.

Der Prozess mit gesteuerter Selbstzündung wird auch als Prozess der homogenen Kompressionszündung (HCCI) bezeichnet. Bei diesem Prozess wird ein Gemisch aus verbrannten Gasen, Luft und Kraftstoff erzeugt, das als eine Verbrennungsladung bezeichnet wird, und eine Selbstzündung wird in dem Gemisch während einer Verdichtung an vielen Zündungsstellen gleichzeitig ausgelöst, was zu einer stabilen Leistungsabgabe und einer hohen thermischen Effizienz führt. Da die Verbrennung hoch verdünnt und über die Verbrennungsladung gleichmäßig verteilt ist, sind die Temperatur des verbrannten Gases und damit die NOx-Emissionen erheblich niedriger als NOx-Emissionen eines herkömmlichen Zündfunkenmotors, der auf einem Ausbreiten einer Flammenfront basiert, und eines herkömmlichen Dieselmotors, der auf einer angelagerten Flammendiffusion basiert. Eine Verbrennungs-Phasenlage ist ein wichtiger Aspekt des Verbrennungsprozesses und umfasst eine Zeitsteuerung eines zylindereigenen Verbrennungsparameters relativ zur Kolbenposition und wird üblicherweise durch einen Drehwinkel einer Kurbelwelle gemessen. Zylindereigene Verbrennungsparameter umfassen solche Parameter wie eine Lage eines Spitzendrucks (LPP) und einen Motor-Kurbelwinkel, bei dem 50% einer Verbrennungsladung verbrannt sind (CA-50).The controlled auto-ignition process is also referred to as the homogeneous compression ignition (HCCI) process. In this process, a mixture of combusted gases, air and fuel is generated, referred to as a combustion charge, and auto-ignition is triggered simultaneously in the mixture during compression at many ignition sites, resulting in stable power output and high thermal efficiency. Since the combustion is highly diluted and evenly distributed throughout the combustion charge, the temperature of the burned gas and thus the NO x emissions are significantly lower than NO x emissions of a conventional spark engine based on propagating a flame front and a conventional diesel engine, which is based on an attached flame diffusion. A combustion phasing is an important aspect of the combustion process and includes timing of a cylinder's internal combustion parameter relative to piston position and is typically measured by a rotational angle of a crankshaft. In-cylinder combustion parameters include such parameters as a peak pressure (LPP) location and an engine crank angle at which 50% of a combustion charge is burned (CA-50).

Motoren, die mit einer Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung betrieben werden, hängen von Faktoren ab, welche die Zusammensetzung, die Temperatur und den Druck der Zylinderladung bei dem Schließen des Einlassventils umfassen, um die Verbrennungs-Phasenlage zu steuern. Daher müssen die Steuereingaben an den Motor, wie zum Beispiel die Masse und der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung (bezogen auf die Kolbenposition) und die Profile des Einlass-/Auslassventils, sorgfältig abgestimmt werden, um eine robuste Selbstzündungsverbrennung zu gewährleisten. Allgemein gesprochen wird ein HCCI-Motor für die beste Kraftstoff wirtschaftlichkeit ungedrosselt und mit einem mageren Luft-/Kraftstoffgemisch betrieben.Engines, operated with a combustion with controlled auto-ignition be, hang on Factors that determine the composition, the temperature and the Include pressure of the cylinder charge at the closing of the intake valve, to control the combustion phasing. Therefore, the Control inputs to the engine, such as the mass and the Time of fuel injection (relative to the piston position) and the intake / exhaust valve profiles, carefully matched become a robust auto-ignition combustion to ensure. Generally speaking, a HCCI engine for the best fuel economy unthrottled and operated with a lean air / fuel mixture.

Bei einem HCCI-Motor, der eine Ventilstrategie einer Abgaswiederverdichtung verwendet, werden die Temperaturen der Verbrennungsladung in jedem Zylinder gesteuert, indem heißes Restgas aus einem vorhergehenden Verbrennungszyklus während eines Zeitraums einer negativen Ventilüberlappung (NVO) eingefangen wird. Der NVO-Zeitraum ist als ein durch einen Motor-Kurbelwinkel gekennzeichneter Bereich definiert, in dem sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil für einen gegebenen Zylinder geschlossen sind, und tritt um den TDC-Einlass herum auf. Während jeder Einlassphase eines Verbrennungszyklus tritt eine Wiederverdichtung während eines NVO-Zeitraums durch ein Vorziehen des Schließen (d. h. ein früheres Schließen) eines Auslassventils auf, vorzugsweise in Kombination mit einem Verzögern des Öffnens (d. h. einem verspäteten Öffnen) eines entsprechenden Einlassventils, vorzugsweise symmetrisch um den oberen Totpunkt (TDC). Sowohl die Zusammensetzung als auch die Temperatur der Verbrennungsladung werden durch den Schließzeitpunkt des Auslassventils stark beeinflusst. Insbesondere kann durch ein früheres Schließen des Auslassventils mehr heißes Restgas aus einem vorhergehenden Verbrennungszyklus zurückgehalten werden, was weniger Raum für eine eintretende Masse von Frischluft lässt. Die Nettoergebnisse umfassen eine höhere Temperatur der Verbrennungsladung und eine niedrigere Sauerstoffkonzentration der Verbrennungsladung. Die gesteuerte Verwendung der NVO führt zu einer Möglichkeit, die Menge des heißen Restgases zu steuern, die in jedem Zylinder gefangen ist. Während jedes NVO-Zeitraums kann eine Kraftstoffmenge eingespritzt und in der Verbrennungskammer reformiert werden.at a HCCI engine, which has a valve strategy of exhaust recompression used, the temperatures of the combustion charge in each Cylinder controlled by hot Residual gas from a previous combustion cycle during a Period of a negative valve overlap (NVO) is captured. The NVO period is considered one by one Engine crank angle defined area defined in the both the intake as well as the exhaust valve for a given cylinder are closed and occurs around the TDC inlet. While everyone Inlet phase of a combustion cycle occurs recompression during a NVO period by advancing the closing (i.e., earlier closing) of an exhaust valve , preferably in combination with delaying the opening (i.e., late opening) of a corresponding inlet valve, preferably symmetrically around the upper Dead center (TDC). Both the composition and the temperature the combustion charge will be due to the closing time of the exhaust valve strongly influenced. In particular, by an earlier closing of the Exhaust valve more hot Residual gas retained from a previous combustion cycle what less space for an incoming mass of fresh air leaves. The net results include a higher one Temperature of the combustion charge and a lower oxygen concentration the combustion charge. The controlled use of the NVO leads to a Possibility, the amount of hot Control residual gas trapped in each cylinder. During each NVO period can be injected with an amount of fuel and in the Be reformed combustion chamber.

Bei einem HCCI-Motor mit mehreren Zylindern kann die Verbrennungs-Phasenlage zwischen einzelnen Zylindern aufgrund von Unterschieden in den thermischen Randbedingungen der einzelnen Zylinder und von Unterschieden in den Einlassbedingungen, einschließlich Schwankungen in dem Lufteinlass, der Kraftstoffeinspritzung, den zurückgeführten Abgasen und dem Zündfunken, erheblich schwanken.at a HCCI engine with multiple cylinders, the combustion phasing between individual Cylinders due to differences in the thermal boundary conditions the single cylinder and differences in inlet conditions, including Variations in the air intake, the fuel injection, the recirculated exhaust gases and the spark, vary considerably.

Es ist bekannt, die Verbrennungs-Phasenlage mittels zusätzlicher Wärme zu steuern, die von dem Kraftstoffreformierungsprozess abgegeben wird, um die Temperatur der Zylinderladung und die Verbrennungs-Phasenlage zu verändern. Übermäßige Kraftstoffreformierung erhöht jedoch den Kraftstoffverbrauch, und daher ist es vorteilhaft, ein Steuerschema zu entwerfen, das ein Gleichgewicht zwischen Zylindern mit minimalen Fehlern in der Verbrennungs-Phasenlage mittels einer geringsten Menge an Kraftstoffreformierung erreicht.It is known, the combustion phase position by means of additional Heat too controlled by the fuel reforming process, about the temperature of the cylinder charge and the combustion phasing to change. Excessive fuel reforming elevated However, fuel consumption, and therefore it is advantageous to one Control scheme to design a balance between cylinders with minimal errors in the combustion phase by means of a lowest amount of fuel reforming achieved.

Es besteht eine Notwendigkeit für ein System, das die Leistung eines HCCI-Motors verbessert, während die oben beschriebenen Bedenken behandelt werden.It there is a need for a system that improves the performance of a HCCI engine while the concerns described above.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Daher werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen, um eine Verbrennung in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor zu steuern, der in einem Modus mit gesteuerter Selbstzündung betrieben wird. Dies umfasst ein Überwachen der Verbrennung in jedem Zylinder und ein Bestimmen eines Zielwertes der Verbrennungs-Phasenlage. Eine Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder wird selektiv derart gesteuert, dass der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage erreicht wird und dass das Erreichen des Zielwertes der Verbrennungs-Phasenlage ferner ein Steuern der Kraftstoffzufuhr derart umfasst, dass die Verbrennungs-Phasenlage der Zylinder in ein Gleichgewicht gebracht wird.Therefore be in accordance with a embodiment the invention provides a method and a device to to control combustion in a multi-cylinder internal combustion engine, operated in a controlled auto-ignition mode. This includes monitoring combustion in each cylinder and determining a target value the combustion phase position. A fuel supply to each cylinder is selectively controlled so that the target value of the combustion phase position is achieved and that the achievement of the target value of the combustion phase position further controlling the fuel supply such that the combustion phasing the cylinder is brought into balance.

Diese und andere Aspekte der Erfindung werden für die Fachleute offensichtlich werden, wenn sie die nachfolgende ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen lesen und verstehen.These and other aspects of the invention will become apparent to those skilled in the art if they are the following detailed description of the embodiments read and understand.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Erfindung kann in bestimmten Teilen und in einer Anordnung von Teilen physische Gestalt annehmen, deren Ausführungsform ausführlich beschrieben und in den unten eingebundenen Zeichnungen dargestellt ist, umfassend:The Invention may be in certain parts and in an arrangement of parts take physical form, the embodiment of which described in detail and shown in the attached drawings below, comprising:

1 ist eine schematische Darstellung eines Steuerschemas gemäß der vorliegenden Erfindung; und 1 is a schematic representation of a control scheme according to the present invention; and

2A und 2B sind Datengraphen gemäß der vorliegenden Erfindung. 2A and 2 B are data graphs according to the present invention.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF ONE Embodiment THE INVENTION

Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wobei die Figuren nur dem Zweck der Erfindungsdarstellung dienen und nicht zu dem Zweck, selbige einzuschränken, zeigt 1 eine schematische Darstellung eines Steuerschemas zum Steuern eines Verbrennungsmotors 10, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Das Steuerschema umfasst eine Steuerlogik, die vorzugsweise als mindestens ein Algorithmus in dem Steuermodul 5 ausgeführt ist und die dazu dient, einen Aspekt des Gesamtmotorbetriebs zu steuern. Das elektronische Steuer modul überwacht und verarbeitet eine Vielzahl von Eingaben aus dem Motor 10 und handelt, um einen oder mehrere Motoraktuatoren zu steuern, die alle auf der Steuerlogik basieren.Referring now to the drawings, the figures are only for the purpose of illustrating the invention and not for the purpose of limiting the same 1 a schematic representation of a control scheme for controlling an internal combustion engine 10 , constructed in accordance with an embodiment of the present invention. The control scheme includes control logic, preferably as at least one algorithm in the control module 5 is executed and which serves to control an aspect of the overall engine operation. The electronic control module monitors and processes a variety of inputs from the engine 10 and acts to control one or more engine actuators, all based on the control logic.

Obwohl es nicht im Detail gezeigt ist, wird man einsehen, dass die vorliegende Erfindung auf einen Mehrzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung angewendet werden kann, der mit einem Prozess mit gesteuerter Selbstzündung betrieben werden kann, d. h. mit der zuvor erwähnten homogenen Kompressionszündung oder HCCI. Die Ausbildung des Motors umfasst vorzugsweise einen herkömmlichen Verbrennungsmotor, der eine Vielzahl von an einem Ende geschlossenen Zylindern aufweist, wobei jeder an einem Ende geschlossene Zylinder einen darin eingefügten beweglichen Kolben aufweist, der zusammen mit dem Zylinder eine Verbrennungskammer mit einem variablen Volumen definiert. Eine Einlassöffnung liefert Luft an die Verbrennungskammer, wobei die Luftströmung in die Verbrennungskammer durch ein oder mehrere Einlassventile gesteuert wird. Verbrannte (abgebrannte) Gase strömen durch eine Auslassöffnung aus der Verbrennungskammer, wobei die Strömung der verbrannten Gase durch die Auslassöffnung hindurch durch ein oder mehrere Auslassventile gesteuert wird. Ein System zum Steuern des Öffnens und des Schließens der Einlass- und Auslassventile kann Einrichtungen und Steuerstrategien umfassen, welche die Größe des Ventilhubs oder der Ventilöffnung, die Dauer der Ventilöffnung und den Zeitpunkt der Ventilöffnung steuern und üblicherweise Einlassventile und/oder Auslassventile für alle Motorenzylinder einschließen. Eine Kurbelwelle ist durch eine Pleuelstange mit jedem Kolben verbunden, der sich während des laufenden Motorbetriebs in jedem Zylinder hin- und herbewegt. Der Motor ist vorzugsweise mit einem Zündungssystem ausgestattet, das eine Zündkerze umfasst, die in die jeweilige Verbrennungskammer eingefügt ist. Ein Kurbelwellensensor überwacht die Drehposition der Kurbelwelle. Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung dient dazu, Kraftstoff direkt in jede Verbrennungskammer einzuspritzen, und wird durch das Steuermodul 5 gesteuert. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist in einem Modus einer Einzeleinspritzung oder einem Modus einer geteilten Einspritzung steuerbar. In dem Modus der geteilten Einspritzung gibt es während jedes Verbrennungszyklus ein erstes Ereignis der Kraftstoffeinspritzung, das für eine Kraftstoffreformierung verwendet werden kann, und ein zweites Hauptereignis der Kraftstoffeinspritzung, das zum Antreiben des Motors verwendet werden kann. Bei der beschriebenen Ausführungsform weist jeder Zylinder einen Zylinderdrucksensor auf, um während des laufenden Betriebs den zylindereigenen Druck zu überwachen. Die Information des Zylinderdrucksensors wird in dem Steuerschema verwendet, um spezielle Verbrennungseigenschaften, wie zum Beispiel die Lage des Zylinderspitzendrucks, zu identifizieren. Es versteht sich, dass alternative Einrichtungen und Verfahren, die spezielle Verbrennungsparameter überwachen und bestimmen, im Rahmen der Erfindung durch das Steuerschema verwendet werden können. Alternative Einrichtungen und Verfahren umfassen beispielsweise ein Überwachen eines Funkenionisationsstroms und ein Überwachen einer Veränderung der Kurbelwellendrehzahl, wobei beides dazu dient, Parameter bereitzustellen, die mit der Verbrennungs-Phasenlage korrelierbar sind. Der Motor ist vorzugsweise mit einer Dual-Equal Steuereinrichtung der variablen Nocken-Phasenlage ausgestattet, welche die Öffnungs- und Schließvorgänge der Einlass- und Auslassventile steuert. Der variable Nocken-Phasensteller wird durch das Steuermodul 5 gesteuert und durch einen elektrohydraulischen, einen hydraulischen oder einen elektrischen Aktuator des Nocken-Phasenstellers betrieben.Although not shown in detail, it will be appreciated that the present invention can be applied to a multiple-cylinder four-stroke direct injection internal combustion engine that can be operated with a controlled auto-ignition process, that is, the aforementioned homogeneous compression ignition or HCCI. The construction of the engine preferably comprises a conventional internal combustion engine having a plurality of cylinders closed at one end, each cylinder closed at one end having a movable piston inserted therein defining, together with the cylinder, a variable volume combustion chamber. An inlet port supplies air to the combustion chamber, wherein the flow of air into the combustion chamber is controlled by one or more inlet valves. Burnt (spent) gases flow out of the combustion chamber through an exhaust port, with the flow of the burned gases through the exhaust port being controlled by one or more exhaust valves. A system for controlling the opening and closing of the intake and exhaust valves may include means and control strategies that control the magnitude of the valve lift or valve opening, the duration of the valve opening, and the timing of valve opening, and typically include intake valves and / or exhaust valves for all engine cylinders , A crankshaft is connected by a connecting rod to each piston which reciprocates in each cylinder during ongoing engine operation. The engine is preferably equipped with an ignition system that includes a spark plug inserted into the respective combustion chamber. A crankshaft sensor monitors the rotational position of the crankshaft. A fuel injector serves to inject fuel directly into each combustion chamber and is controlled by the control module 5 controlled. The fuel injector is controllable in a single injection mode or a split injection mode. In the split injection mode, during each combustion cycle, there is a first event of fuel injection that is for a force fuel reforming, and a second major event of fuel injection that may be used to drive the engine. In the described embodiment, each cylinder has a cylinder pressure sensor to monitor the cylinder's own pressure during operation. The information of the cylinder pressure sensor is used in the control scheme to identify specific combustion characteristics, such as the location of the peak cylinder pressure. It will be understood that alternative devices and methods that monitor and determine specific combustion parameters may be used in the invention by the control scheme. Alternative means and methods include, for example, monitoring a spark ionization current and monitoring a change in crankshaft speed, both of which serve to provide parameters that are correlatable to the combustion phasing. The engine is preferably equipped with dual-variable variable cam phasing control means which controls the opening and closing operations of the intake and exhaust valves. The variable cam phaser is controlled by the control module 5 controlled and operated by an electro-hydraulic, a hydraulic or an electric actuator of the cam phaser.

Die Verbrennungs-Phasenlage kann während des Motorbetriebs mit gesteuerter Selbstzündung durch ein Einstellen einer Überlappung des Einlass- und Auslassventils, einschließlich einer negativen Ventilüberlappung (NVO), und anderer Motorbetriebsparameter, wie zum Beispiel der Masse und des Zeitpunkts der Einspritzung, des Zündzeitpunkts, der Drosselposition und der Position eines EGR-Ventils, gesteuert werden. Der NVO-Betrag kann mittels vieler Mechanismen eingestellt werden, beispielsweise mittels eines voll flexiblen Ventilbetätigungssystems (FFVA-System), des oben erwähnten Dual-Equal-Systems der Nocken-Phasenlage und eines mechanischen zweistufigen Ventilsystems. Die negative Ventilüberlappung (NVO), die als eine Kurbelwinkel-Zeitdauer definiert ist, in der sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil für einen gegebenen Zylinder geschlossen sind, tritt während einer Zeitdauer auf, wenn ein bestimmter Kolben während eines Einlassanteils eines jeden Motorzyklus einen oberen Totpunkt erreicht (TDC-Einlass). NVO wird in der vorliegenden Erfindung verwendet, um die Menge der heißen Restgase zu steuern, die in dem Zylinder gefangen ist.The Combustion phasing may occur during of engine operation with controlled auto-ignition by adjusting an overlap intake and exhaust valves, including a negative valve overlap (NVO), and other engine operating parameters, such as mass and the time of injection, the ignition timing, the throttle position and the position of an EGR valve. The NVO amount can by means of many mechanisms are set, for example by means of a fully flexible valve actuation system (FFVA system), of the above Dual-equal system of cam phasing and a mechanical two-stage valve system. The negative valve overlap (NVO) acting as a Crank angle duration is defined in which both the intake and also the exhaust valve for a given cylinder is closed, occurs during a Period of time, when a certain piston during an inlet portion of each engine cycle reaches top dead center (TDC inlet). NVO is used in the present invention to control the amount of hot residual gases to control that is trapped in the cylinder.

Die Verbrennungs-Phasenlage des beispielhaften Mehrzylindermotors wird durch die Drosselventilposition und EGR-Ventilpositionen beeinflusst, deren Auswirkungen für alle Zylinder ganzheitlich sind. Daher sind die Steuerung der Drosselventilposition und die Steuerung der EGR-Ventilposition nicht effektiv, um die Verbrennungs-Phasenlage eines einzelnen Zylinders zu steuern.The Combustion phase of the exemplary multi-cylinder engine is influenced by the throttle valve position and EGR valve positions whose Impact for all cylinders are holistic. Therefore, the control of the throttle valve position and the control of the EGR valve position is not effective to the Controlling the combustion phase position of a single cylinder.

Eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzung ist notwendig, um eine selbst gezündete Verbrennung über einen weiten Bereich der Motorlasten zu erreichen. Beispielsweise kann eine Verbrennungsladung bei einer geringen Motorlast (z. B. Kraftstoffrate < 7 mg/Zyklus bei 1000 U/min) für eine stabile selbst gezündete Verbrennung nicht heiß genug sein, wenn der höchste praktische Wert der NVO verwendet wird, was zu einer Teilverbrennung oder einer Fehlzündung der Verbrennungsladung führt. Die Temperatur der Verbrennungsladung kann durch eine Voreinspritzung einer kleinen Kraftstoffmenge in der Nähe des TDC-Einlasses während einer Wiederverdichtung und der NVO erhöht werden, was zu einer Kraftstoffreformierung führt, d. h. der Kraftstoff wird in ein Gemisch aus Wasserstoff, CO und leichten HC-Molekülen umgewandelt. Zumindest ein Teil des voreingespritzten Kraftstoffs reformiert sich aufgrund des hohen Drucks und der hohen Temperatur während der Wiederverdichtung. Die durch die Kraftstoffreformierung abgegebene Wärmeenergie hilft, einen Wärmeverlust aufgrund einer Übertragung der Motorwärme und einer Verdampfung des flüssigen Kraftstoffs auszugleichen, und erhöht die Temperatur der Zylinderladung in ausreichendem Maß, um die Verbrennungsladung selbst zu zünden, die während eines nachfolgenden Haupt-Kraftstoffeinspritzereignisses erzeugt wird. Die Menge des voreingespritzten Kraftstoffes, die sich während der Wiederverdichtung reformiert, hängt von vielen Variablen ab, wie zum Beispiel der eingespritzten Masse, dem Einspritzzeitpunkt und der Temperatur und dem Druck des gefangenen Abgases. Die Wärmeabgabe aus dem Kraftstoffreformierungsprozess kann verwendet werden, um die Temperatur der Zylinderladung zu verändern, indem entweder der Einspritzzeitpunkt oder die Menge der Kraftstoffeinspritzung während des NVO-Zeitraums gesteuert werden. Dadurch wird die HCCI-Verbrennung gesteuert, und ihr folgt eine zweite, eine Hauptkraftstoffeinspritzung. Um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu wahren, ist es wünschenswert, die Kraftstoffmenge zu minimieren, die für die Reformierung und den Zylinderausgleich verwendet wird.A Control of the fuel injection is necessary to one self ignited Combustion over to achieve a wide range of engine loads. For example can a combustion charge at a low engine load (eg. Fuel rate <7 mg / cycle at 1000 rpm) for a stable self-ignited Burn not hot enough be the highest practical value of NVO is used, resulting in partial combustion or a misfire the combustion charge leads. The temperature of the combustion charge can be controlled by a pre-injection a small amount of fuel near the TDC inlet during a Recompression and the NVO are increased, resulting in a fuel reforming leads, d. H. the fuel is in a mixture of hydrogen, CO and light HC molecules transformed. At least part of the pre-injected fuel reforms due to high pressure and high temperature while the recompression. The output by the fuel reforming Thermal energy Helps to heat loss due to a transfer the engine heat and evaporation of the liquid fuel balance, and increased the temperature of the cylinder charge sufficiently to the combustion charge to light yourself, during a subsequent main fuel injection event is generated. The amount of pre-injected fuel that accumulates during the Reforming reformed depends from many variables, such as the injected mass, the injection time and the temperature and pressure of the trapped Exhaust gas. The heat output from the fuel reforming process can be used to to change the temperature of the cylinder charge by either the injection timing or Controlled the amount of fuel injection during the NVO period become. This will cause HCCI combustion controlled, and it follows a second, a main fuel injection. In order to maintain fuel economy, it is desirable to minimize the amount of fuel needed for reforming and the Cylinder compensation is used.

Wie zuvor beschrieben, ist das Steuermodul 5 vorzugsweise ein Element eines Gesamtsteuersystems, das eine verteilte Steuermodularchitektur aufweist, die dazu dient, eine koordinierte Steuerung eines Antriebsstrangsystems zu schaffen. Das Steuermodul 5 setzt eine passende Information und Eingaben von Messeinrichtungen zusammen einschließlich des Kurbelwellensensors, der Zylinderdrucksensoren, eines Abgassensors und anderer Motorsensoren, und führt Algorithmen aus, um den Betrieb verschiedener Aktuatoren, wie zum Beispiel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und variabler Ventilaktuatoren, zu steuern, eine Drehmomentanforderung eines Bedieners zu erreichen und einen Motorbetrieb so zu führen, dass Steuerziele erfüllt werden, die auf Faktoren bezogen sind, welche Emissionen, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit, die Fahrbarkeit und andere umfassen.As previously described, the control module is 5 Preferably, an element of an overall control system having a distributed control module architecture for providing coordinated control of a powertrain system. The control module 5 assembles appropriate information and inputs from gauges including the crankshaft sensor, cylinder pressure sensors, exhaust gas sensor, and other engine sensors, and performs algorithms to control the operation of various actuators, such as the fuel injector and variable valve actuators in order to achieve operator torque demand and engine operation so as to meet control goals related to factors including emissions, fuel economy, driveability, and others.

Das Steuermodul 5 ist vorzugsweise ein digitaler Allzweck-Elektronikcomputer, der im Wesentlichen einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit, Speichermedien, die einen Festwertspeicher (ROM), einen Arbeitsspeicher (RAM) und einen elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM) umfassen, einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Schaltungen zur Analog-Digital-Umsetzung (A/D) und zur Digital-Analog-Umsetzung (D/A) und Eingabe/Ausgabeschaltungen und -einrichtungen (I/O) sowie geeignete Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen aufweist. Ein Satz von Steueralgorithmen, die residente Programmanweisungen, welche von der zentralen Verarbeitungseinheit ausführbar sind, sowie Kalibrierungen umfassen, ist in dem ROM gespeichert und wird ausgeführt, um die jeweiligen Funktionen zu schaffen. Die Algorithmen werden üblicherweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt, sodass jeder Algorithmus mindestens einmal pro Schleifenzyldus ausgeführt wird. Die Algorithmen, die in den nichtflüchtigen Speichereinrichtungen gespeichert sind, werden von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von den Messeinrichtungen zu überwachen sowie Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb der jeweiligen Einrichtung mittels voreingestellter Kalibrierungen zu steuern. Die Schleifenzyklen werden üblicherweise während des laufenden Motor- und Fahrzeugbetriebs in regelmäßigen Intervallen ausgeführt, beispielsweise jede 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf ein Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.The control module 5 is preferably a general-purpose digital electronic computer, which essentially comprises a microprocessor or central processing unit, storage media comprising read only memory (ROM), random access memory (RAM) and electrically programmable read only memory (EPROM), a high speed clock, analog to digital circuits Conversion (A / D) and for digital-to-analog conversion (D / A) and input / output circuits and devices (I / O) as well as suitable signal conditioning and buffer circuits. A set of control algorithms comprising resident program instructions executable by the central processing unit and calibrations are stored in the ROM and executed to provide the respective functions. The algorithms are usually executed during preset loop cycles so that each algorithm is executed at least once per loop cycle. The algorithms stored in the nonvolatile memory devices are executed by the central processing unit and serve to monitor inputs from the measuring devices as well as to execute control and diagnostic routines to control the operation of the respective device by means of preset calibrations. Loop cycles are typically performed during ongoing engine and vehicle operation at regular intervals, for example, every 3.125, 6.25, 12.5, 25, and 100 milliseconds. Alternatively, the algorithms may be executed in response to an occurrence of an event.

Wieder auf 1 Bezug nehmend, ist ein graphisches Abbild des Steuerschemas dargestellt, das ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Verbrennungs-Phasenlage umfasst, um die Verbrennung zwischen den Motorzylindern in ein Gleichgewicht zu bringen, wenn der Motor gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Modus mit gesteuerter Selbstzündung betrieben wird.Back on 1 Referring to FIG. 1, there is shown a graphical representation of the control scheme including a method and apparatus for controlling combustion phasing to balance combustion between the engine cylinders when the engine of the present invention is in the controlled auto-ignition mode is operated.

Während des Betriebs in dem Modus mit gesteuerter Selbstzündung gibt es eine Kraftstoffgesamtmasse, die in jede Verbrennungskammer eingespritzt werden soll, um eine Drehmomentanforderung eines Bedieners zu erfüllen und den Motor anzutreiben. Die Verbrennungs-Phasenlage, die eine Zeitsteuerung der zylindereigenen Verbrennungsparameter relativ zu der Kolbenposition umfasst, wird in jedem Zylinder durch Steuerung der Kraftstoffreformierung gesteuert.During the Operating in the controlled auto-ignition mode, there is a total fuel mass, which is to be injected into each combustion chamber to one Meet torque request of an operator and drive the motor. The combustion phasing, the timing of the cylinder's own Combustion parameter relative to the piston position is controlled in each cylinder by controlling the fuel reforming.

Das Steuerschema arbeitet wie folgt: die Verbrennung wird in jedem der Zylinder überwacht, und Verbrennungsparameter aus jedem Zylinder werden überwacht (Block 20), um einen Parameter der Verbrennungs-Phasenlage T1(k), T2(k), ..., Tj(k) für jeden der j Zylinder während jedes Motorzyklus k zu bestimmen. In dieser Ausführungsform wird für jeden Zylinder ein Druck in dem Zylinder als Funktion eines Kurbelwinkels überwacht. Das Überwachen der Verbrennung umfasst das Bestimmen eines Verbrennungsbetriebsparameters für jeden Zylinder während jedes Motorzyklus, einschließlich beispielsweise eines Motor-Kurbelwinkels, bei dem ein Verbrennungsdruck in dem Zylinder einen Spitzendruck erreicht und der allgemein als Lage des Spitzendrucks (LPP) bezeichnet wird. Alternativ umfasst das Überwachen der Verbrennung einen Motor-Kurbelwinkel, bei dem 50% einer Verbrennungsladung verbrannt sind (CA-50). Es sind andere Verbrennungsparameter anwendbar, die andere Überwachungsschemata verwenden.The control scheme operates as follows: the combustion is monitored in each of the cylinders, and combustion parameters from each cylinder are monitored (block 20 ) to determine a parameter of the combustion phasing T 1 (k), T 2 (k), ..., T j (k) for each of the j cylinders during each engine cycle k. In this embodiment, a pressure in the cylinder is monitored for each cylinder as a function of a crank angle. Monitoring combustion includes determining a combustion operating parameter for each cylinder during each engine cycle, including, for example, an engine crank angle at which a combustion pressure in the cylinder reaches a peak pressure, commonly referred to as a peak pressure (LPP) location. Alternatively, the monitoring of the combustion includes an engine crank angle at which 50% of a combustion charge is burned (CA-50). Other combustion parameters are applicable that use other monitoring schemes.

Es wird ein Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage TT bestimmt, der vorzugsweise aus den Parametern der Verbrennungs-Phasenlage T1, T2, ... Tj ausgewählt wird, die während jedes Motorzyklus bestimmt werden (Block 22). Der ausgewählte Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage TT umfasst ferner eine Phasenlage, die von jedem Zylinder mittels Kraftstoffreformierung erreichbar ist. Die Logik, die zur Auswahl des Zielwerts der Verbrennungs-Phasenlage in einem Motorzyklus k, TT(k), verwendet wird, ist in Gleichung 1 wie folgt dargestellt: TT(k) = min {Tn(k)|In(k) < ε}, [1]wobei Tn(k) die Verbrennungs-Phasenlage des n-ten Zylinders in dem Motorzyklus k, In(k) der Integratorwert des Integralcontrollers für den n-ten Zylinder in dem Motorzyklus k und ε ein anpassbarer Parameter ist. Der Parameter ε ist üblicherweise so kalibriert, dass er eine genügend kleine positive Zahl darstellt. Der Wert In(k) ist direkt auf die Menge der Kraftstoffreformierung bezogen, die von dem Controller gefordert wird, um eine tatsächliche Verbrennungs-Phasenlage Tn zu erreichen, die sich TT annähert. Die Beziehung für den Integratorparameter lautet In(k) ≥ 0 für alle n und k. Wenn der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage TT erreichbar ist, konvergiert jedes der Integrale In, wenn Tn sich TT annähert. Jedes Motorereignis Tn und TT wird während jedes Motorzyklus bestimmt, und ein Fehler en wird als eine Differenz zwischen den Werten bestimmt. Jeder Fehler en wird zu einem vorangegangenen Wert des Integrators In arithmetisch addiert, um einen neuen Wert für In zu bestimmen (Block 24). Der Zielwert der Phasenlage TT wird an einen Gesamtcontroller für die Verbrennungs-Phasenlage ausgegeben, der vorzugsweise in dem Steuermodul 5 residiert, um Befehlsparameter für die NVO, die EGR, die Drossel sowie für die Masse und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung zu bestimmen, wobei sowohl das erste Ereignis der Kraftstoffeinspritzung als auch das Hauptereignis der Kraftstoffeinspritzung umfasst sind, wenn der Betrieb in dem Modus der geteilten Einspritzung erfolgt (Block 26). Der Kraftstoffreformierungsprozess erhöht die Zylindertemperatur und stellt demzufolge die Verbrennungs-Phasenlage vor. Die Verbrennungs-Phasenlage eines der Zylinder, die eine am weitesten vorverstellte Verbrennungs-Phasenlage bei einer geringsten Menge der Kraftstoffreformierung aufweist, wird als der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage ausgewählt, so dass die anderen Zylinder den Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage mit einer geringsten Menge der Kraftstoffreformierung erreichen können. Unter einer Betriebsbedingung, bei welcher der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage nicht erreichbar ist, sind die Fehler zwischen dem Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage und den anderen Verbrennungs-Phasenlagen vorzugsweise für mindestens einen der Zylinder minimal, sogar mit einer maximalen Kraftstoffreformierung bei einer geringsten Menge der Kraftstoffreformierung.A target value of the combustion phase position T T is determined, which is preferably selected from the parameters of the combustion phase position T 1 , T 2 ,... T j , which are determined during each engine cycle (block 22 ). The selected target combustion phasing T T further includes a phasing achievable by each cylinder by means of fuel reforming. The logic used to select the target combustion phasing value in an engine cycle k, T T (k) is shown in Equation 1 as follows: T T (k) = min {T n (K) | I n (k) <ε}, [1] where T n (k) is the combustion phasing of the n-th cylinder in the engine cycle k, I n (k) is the integrator value of the integral controller for the n-th cylinder in the engine cycle k and ε is an adjustable parameter. The parameter ε is usually calibrated to represent a sufficiently small positive number. The value I n (k) is directly related to the amount of fuel reform required by the controller to reach an actual combustion phasing T n that approaches T T. The relation for the integrator parameter is I n (k) ≥ 0 for all n and k. When the target value of the combustion phasing T T is achievable, each of the integrals I n converges when T n approaches T T. Each engine event T n and T T is determined during each engine cycle, and an error e n is determined as a difference between the values. Each error e n is added to a previous value of the integrator I n arithmetic, to determine a new value for n I (block 24 ). The target value of the phase position T T is output to an overall controller for the combustion phase position, the preferential wise in the control module 5 resides to determine command parameters for the NVO, EGR, throttle, and mass and timing of fuel injection, including both the first event of the fuel injection and the main event of fuel injection when operating in the split injection mode takes place (block 26 ). The fuel reforming process increases the cylinder temperature and thus introduces the combustion phasing. The combustion phasing of one of the cylinders having a most advanced combustion phasing at a least amount of fuel reforming is selected as the target combustion phasing value such that the other cylinders achieve the combustion phasing target with a least amount of combustion phasing Can achieve fuel reforming. Under an operating condition in which the target value of the combustion phasing is unavailable, the errors between the target combustion phasing position and the other combustion phasing are preferably minimum for at least one of the cylinders, even with maximum fuel reforming at the least amount fuel reforming.

Das Zylindersteuerschema arbeitet vorzugsweise mit dem Gesamtcontroller für die Verbrennungs-Phasenlage zusammen (Block 26), um den Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage TT zu dem gewünschten Wert der Verbrennungs-Phasenlage Td zu führen, basierend auf einem Fehler zwischen diesen beiden Werten. Die Befehlsparameter für die Masse und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, die von dem Controller ausgegeben werden (Block 26), werden durch den Integrator In so eingestellt, dass Befehle zur Steuerung der einzelnen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen erzeugt werden, im Sinne des Zeitpunkts jedes Einspritzereignisses und der Kraft stoffmasse, die während jedes Einspritzereignisses eingespritzt wird (Block 28).The cylinder control scheme preferably works with the overall combustion phasing controller (block 26 ) to guide the target value of the combustion phasing T T to the desired value of the combustion phasing T d based on an error between these two values. The command parameters for the mass and timing of the fuel injection that are output from the controller (Block 26 ) are set by the integrator I n to generate commands for controlling the individual fuel injectors, in accordance with the timing of each injection event and the mass of fuel injected during each injection event (Block 28 ).

Entweder die Menge oder der Zeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung wird für jeden Zylinder durch einen einzelnen Integralcontroller gesteuert, um die Differenz zwischen einer gemessenen Verbrennungs-Phasenlage und dem Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage zu minimieren. Die Menge des zugeführten Kraftstoffs wird üblicherweise eingestellt, indem die Pulsweite der Einspritzvorrichtung gesteuert wird, und der Zeitpunkt der Einspritzung wird üblicherweise auf der Grundlage einer Steuerung eines Anfangs oder eines Endes eines jeden Einspritzereignisses relativ zu einem Motor-Kurbelwinkel und einer Kolbenposition gesteuert. Die einzelnen Integratoren In sind immer größer oder gleich Null und sind durch einen Maximalwert für alle Motorereignisse begrenzt. Der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage kann zu der gewünschten Verbrennungs-Phasenlage geführt werden, indem andere Aktuatoren durch ein Einwirken des Steuermoduls eingestellt werden, einschließlich der Verstellung der Kurbel-Phasenlage zum Einstellen der NVO, der EGR-Strömung und der Drossel. Wenn folglich der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage für alle Zylinder erreichbar ist, konvergiert die Verbrennungs-Phasenlage jedes Zylinders zu der gewünschten Verbrennungs-Phasenlage.Either the amount or timing of the first fuel injection is controlled for each cylinder by a single integral controller to minimize the difference between a measured combustion phasing and the target combustion phasing. The amount of fuel supplied is usually adjusted by controlling the pulse width of the injector, and the timing of the injection is usually controlled based on control of a start or an end of each injection event relative to an engine crank angle and a piston position. The individual integrators I n are always greater than or equal to zero and are limited by a maximum value for all engine events. The target value of the combustion phasing may be guided to the desired combustion phasing by adjusting other actuators by acting on the control module, including adjusting the crank phasing to adjust the NVO, EGR flow, and throttle. Thus, if the target combustion phasing value is achievable for all cylinders, the combustion phasing of each cylinder converges to the desired combustion phasing.

Nun auf 2A und 2B Bezug nehmend, werden Ergebnisse aus einem Simulationsbetrieb des beispielhaften HCCI-Motors bei einer Motordrehzahl von 1000 U/min gezeigt. Das Steuerschema für das Zylindergleichgewicht wird nach ungefähr 10 Sekunden des Betriebs betätigt, wie gezeigt ist. Die Ergebnisse stellen eine Lage des Spitzendrucks (LPP) für jeden der vier Zylinder dar, die sich nach nur wenigen Sekunden des Betriebs einem Zielwert der LPP annähert, wenn das Steuerschema wie oben beschrieben arbeitet. Die entsprechenden Integratorwerte In sind für jeden der n Zylinder in 2B dargestellt.Now up 2A and 2 B Referring to FIG. 12, results from a simulation operation of the exemplary HCCI engine are shown at an engine speed of 1000 rpm. The cylinder balance control scheme is actuated after approximately 10 seconds of operation, as shown. The results represent a peak pressure (LPP) location for each of the four cylinders which, after only a few seconds of operation, approaches a target value of the LPP when the control scheme operates as described above. The corresponding integrator values I n are for each of the n cylinders in 2 B shown.

Das Steuerschema schafft ein Verfahren zum Auswählen eines Zielwerts der Verbrennungs-Phasenlage und zum Berechnen einer geeigneten Menge von Kraftstoffreformierung, um eine Differenz der Verbrennungs-Phasenlage zwischen den Zylindern zu reduzieren. In dem Steuerschema ist das Einstellen eines einzelnen Zylinders begrenzt, und die Differenz der Verbrennungs-Phasenlage zwischen den Zylindern nimmt bei einer Minimalmenge der Kraftstoffreformierung einen Minimalbetrag an. Das Steuerschema bestimmt und steuert den Zeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung, um das Niveau der Kraftstoffreformierung in jedem Zylinder einzustellen, um die Differenz der Verbrennungs-Phasenlage zwischen den Zylindern zu reduzieren. Alternativ bestimmt und steuert das Steuerschema eine während des ersten Einspritzereignisses einzuspritzende Kraftstoffmasse, um das Niveau der Kraftstoffreformierung in jedem Zylinder einzustellen, um die Differenz der Verbrennungs-Phasenlage zwischen den Zylindern zu reduzieren. Alternativ werden in dem Steuerschema sowohl die Kraftstoffmasse als auch der Zeitpunkt des ersten Einspritzereignisses gesteuert, um das Niveau der Kraftstoffreformierung in jedem Zylinder einzustellen, um die Differenz der Verbrennungs-Phasenlage zwischen den Zylindern zu reduzieren. Das gezeigte Beispiel verwendet in einem Modus einer geteilten Einspritzung nur den Zeitpunkt der ersten Kraftstoffeinspritzung. Es versteht sich, dass der gleiche Algorithmus in jedem Zyklus ebenso auf ein einzelnes Ereignis der Kraftstoffeinspritzung angewendet werden kann, wobei der Zeitpunkt des Einspritzereignisses gesteuert wird, und der eingespritzte Kraftstoff ausreicht, um ein gewisses Reformierungsniveau zu erreichen und den Motor anzutreiben.The Control scheme provides a method for selecting a target value of the combustion phasing and for calculating an appropriate amount of fuel reforming, by a difference in combustion phasing between the cylinders to reduce. In the control scheme is the setting of a single Cylinder limited, and the difference in the combustion phase position between the cylinders decreases with a minimum amount of fuel reforming a minimum amount. The control scheme determines and controls the Time of the first fuel injection to the level of fuel reforming in each cylinder to adjust the difference in combustion phasing between the cylinders to reduce. Alternatively determined and controlled the control scheme a while of the first injection event to be injected fuel mass, to adjust the level of fuel reforming in each cylinder by the difference in combustion phasing between the cylinders to reduce. Alternatively, in the control scheme, both the Controlled fuel mass as well as the time of the first injection event, to adjust the level of fuel reforming in each cylinder by the difference in combustion phasing between the cylinders to reduce. The example shown uses in one mode split injection only the time of the first fuel injection. It is understood that the same algorithm in each cycle as well applied to a single event of fuel injection can be, with the timing of the injection event controlled and the injected fuel is sufficient to a certain extent Reach the level of reforming and drive the engine.

Die Vorteile, einen Motor auf die hierin beschriebene Weise während des HCCI-Modus zu betreiben, umfassen eine verbesserte Motorstabilität, d. h. ein Verringern des COVIMEP (Variationskoeffizient des indizierten mittleren Drucks). Dies kann verwendet werden, um den Betriebsbereich des HCCI-Modus zu vergrößern, was zu einer verbesserten Motoreffizienz und Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs führt. Ein weiterer Vorteil umfasst ein Verringern der vom Motor abgegebenen NOx-Emissionen, was somit zu einer breiteren Verwendbarkeit der HCCI-Technologie führt.The advantages of operating an engine in the manner described herein during the HCCI mode include improved engine stability, ie, decreasing the COVIMEP (variation coefficient of indicated mean pressure). This can be used to increase the operating range of the HCCI mode, resulting in improved engine efficiency and fuel economy of the vehicle. Another advantage includes reducing the output by the engine NO x emissions, thus leading to a broader usability of the HCCI technology.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Kraftstoffeinspritzstrategie, welche Zylinder in ein Gleichgewicht bringt und die Verbrennungs-Phasenlage einzelner Zylinder einstellt, um im Wesentlichen zeitlich gleichmäßig abgestimmte Verbrennungsereignisse in jedem der Zylinder während eines Betriebs in dem Modus mit gesteuerter Selbstzündung zu erreichen. Indem der Zeitpunkt der Einspritzung oder die Menge der Kraftstoffeinspritzung während des ersten, reformierenden Ereignisses der Kraftstoffeinspritzung, das in dem NVO-Zeitraum auftritt, gesteuert wird, kann die Wärmeabgabe aus dem Kraftstoffreformierungsprozess verwendet werden, um die Temperatur der Zylinderladung zu verändern. Diesem folgt vorzugsweise das zweite, das Hauptereignis der Kraftstoffeinspritzung. Das Verfahren kann ebenso auf eine einzelne Kraftstoffeinspritzung angewendet werden, indem der Zeitpunkt der Einspritzung eingestellt wird, um den Kraftstoffreformierungsprozess und die Verbrennungs-Phasenlage zu steuern.The present invention provides a fuel injection strategy, which brings cylinder into a balance and the combustion phase position of individual Cylinder adjusts to substantially evenly timed Combustion events in each of the cylinders during operation in the Controlled auto-ignition mode to reach. By the timing of the injection or the amount the fuel injection during the first reforming event of fuel injection, which occurs in the NVO period, can control the heat output from the fuel reforming process used to the temperature to change the cylinder charge. This is preferably followed by the second, main event of fuel injection. The method may also be based on a single fuel injection be applied by adjusting the timing of the injection is about the fuel reforming process and the combustion phasing to control.

Die Verbrennungs-Phasenlage wird in der vorliegenden Erfindung für jeden Zylinder des Mehrzylinder-HCCI-Motors einzeln mittels KraftstoffReformierung gesteuert. Dies reduziert die Differenz in der Verbrennungs-Phasenlage zwischen den Zylindern und verbessert die Verbrennungsstabilität während des HCCI-Betriebs. Der Algorithmus erreicht einen Zylin derausgleich mit einer minimalen Menge von Kraftstoffreformierung, wodurch eine Kraftstoffwirtschaftlichkeitsleistung, die für HCCI-Motoren kennzeichnend ist, aufrechterhalten wird.The Combustion phasing is in the present invention for each Cylinder of multi-cylinder HCCI engine individually by means of fuel reforming controlled. This reduces the difference in combustion phasing between the cylinders and improves the combustion stability during the HCCI operation. The algorithm achieves a cylinder equalization with a minimal amount of fuel reforming, creating a Fuel economy performance, which is characteristic for HCCI engines is, is maintained.

Die Erfindung wurde unter einer speziellen Bezugnahme auf die Ausführungsformen und deren Modifikationen beschrieben. Die speziellen Details des Steuerschemas und die damit verbundenen, hierin beschriebenen Ergebnisse veranschaulichen die Erfindung, die durch die Ansprüche beschrieben ist. Weitere Modifikationen und Veränderungen können anderen Personen während des Lesens und Verstehens der Beschreibung auffallen. Es ist beabsichtigt, dass alle diese Modifikationen und Änderungen eingeschlossen sind, soweit sie sich im Rahmen der Erfindung befinden.The The invention has been made with particular reference to the embodiments and their modifications are described. The special details of the Control schemes and the associated results described herein illustrate the invention described by the claims. Further modifications and changes can other people during of reading and understanding the description stand out. It is intended, that all these modifications and changes are included, insofar as they are within the scope of the invention.

ZusammenfassungSummary

Ein Verfahren und eine Vorrichtung werden geschaffen, um eine Verbrennung in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor zu steuern, der in einem Modus mit gesteuerter Selbstzündung mit einem minimalen Fehler einer Verbrennungs-Phasenlage unter Verwendung einer geringsten Menge von Kraftstoffreformierung betrieben wird. Dies umfasst ein Überwachen der Verbrennung in jedem Zylinder und ein Bestimmen eines Zielwertes der Verbrennungs-Phasenlage. Eine Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder wird selektiv derart gesteuert, dass der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage erreicht wird und dass das Erreichen des Zielwertes der Verbrennungs-Phasenlage ferner ein Steuern der Kraftstoffzufuhr derart umfasst, dass die Verbrennungs-Phasenlage der Zylinder in ein Gleichgewicht gebracht wird.One Method and apparatus are provided for combustion in a multi-cylinder combustion engine operating in one mode with controlled auto-ignition with a minimum error of combustion phasing using a minimum amount of fuel reforming is operated. This includes monitoring combustion in each cylinder and determining a target value the combustion phase position. A fuel supply to each cylinder is selectively controlled so that the target value of the combustion phase position is achieved and that the achievement of the target value of the combustion phase position further controlling the fuel supply such that the combustion phasing the cylinder is brought into balance.

Claims (21)

Verfahren zum Steuern einer Verbrennung in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor, der in einem Modus mit gesteuerter Selbstzündung betrieben wird, umfassend: ein Überwachen einer Verbrennung in jedem Zylinder; ein Bestimmen eines Zielwerts einer Verbrennungs-Phasenlage; und ein selektives Steuern einer Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder, die bewirkt, dass der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage erreicht wird.Method for controlling combustion in a Multi-cylinder combustion engine operating in a controlled mode self-ignition is operated, comprising: a monitoring of a combustion in every cylinder; determining a target value of a combustion phasing; and selectively controlling a fueling to each cylinder, which causes the target value to reach the combustion phasing becomes. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überwachen der Verbrennung in jedem Zylinder ein Bestimmen einer Phasenlage eines Verbrennungsereignisses in jedem Zylinder umfasst.The method of claim 1, wherein monitoring combustion in each cylinder, determining a phase position a combustion event in each cylinder. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen der Phasenlage eines Verbrennungsereignisses in jedem Zylinder ferner ein Bestimmen einer Lage eines Spitzen-Zylinderdrucks in jedem Zylinder während des Verbrennungsereignisses umfasst.The method of claim 2, wherein determining the Phase of a combustion event in each cylinder further determining a location of a peak cylinder pressure in each cylinder while of the combustion event. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen der Phasenlage eines Verbrennungsereignisses in jedem Zylinder ferner ein Bestimmen einer Kurbel-Winkellage, bei der fünfzig Prozent einer Verbrennungsladung abgebrannt sind, in jedem Zylinder während des Verbrennungsereignisses umfasst.The method of claim 2, wherein determining the Phase of a combustion event in each cylinder further determining a crank angle position at which fifty percent of a combustion charge burned off in each cylinder during the combustion event includes. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen eines Zielwertes der Verbrennungs-Phasenlage ein Auswählen einer am weitesten vorverstellten Verbrennungs-Phasenlage eines der Zylinder umfasst, die in jedem Zylinder mittels einer Kraftstoffreformierung erreichbar ist.The method of claim 1, wherein determining a Target value of the combustion phase position selecting a most advanced Combustion phasing includes one of the cylinders in each cylinder by means of a Fuel reforming is achievable. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Steuern der Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder, das bewirkt, dass der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage erreicht wird, ferner ein Steuern der Kraftstoffzufuhr umfasst, das bewirkt, dass die Verbrennungs-Phasenlage der Zylinder in ein Gleichgewicht gebracht wird.The method of claim 1, wherein the selectively Controlling the fueling to each cylinder that causes the target combustion phasing value to be achieved further comprises controlling the fueling that causes the combustion phasing of the cylinders to be balanced. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Steuern der Kraftstoffzufuhr ferner umfasst: ein Ausführen eines Modus einer geteilten Kraftstoffeinspritzung und ein Steuern einer ersten Kraftstoffeinspritzung derart, dass der eingespritzte Kraftstoff im Wesentlichen reformiert wird.The method of claim 6, wherein controlling the Fuel delivery further comprises: executing a split mode Fuel injection and controlling a first fuel injection such that the injected fuel is substantially reformed. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner ein Steuern der ersten Kraftstoffeinspritzung derart umfasst, dass sie im Wesentlichen während eines Zeitraums einer negativen Ventilüberlappung auftritt.The method of claim 7, further comprising controlling the first fuel injection includes substantially while a period of negative valve overlap occurs. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Steuern des ersten Ereignisses der Kraftstoffeinspritzung, das bewirkt, dass der eingespritzte Kraftstoff im Wesentlichen reformiert wird, ein Steuern einer Kraftstoffmasse umfasst, die während der ersten Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird.The method of claim 7, wherein controlling the first event of the fuel injection that causes the injected fuel is substantially reformed Controlling a fuel mass includes during the first fuel injection is injected. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Steuern des ersten Ereignisses der Kraftstoffeinspritzung, das bewirkt, dass der eingespritzte Kraftstoff im Wesentlichen reformiert wird, ein Steuern einer Kraftstoffmasse und eines Zeitpunkts der ersten Kraftstoffeinspritzung umfasst.The method of claim 7, wherein controlling the first event of the fuel injection that causes the injected fuel is substantially reformed Controlling a fuel mass and a time of the first fuel injection includes. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Steuern der Kraftstoffzufuhr ferner umfasst: ein Ausführen einer einzelnen Kraftstoffeinspritzung derart, dass ein Teil des eingespritzten Kraftstoffs reformiert wird und der Motor angetrieben wird.The method of claim 6, wherein controlling the Fuel delivery further comprises: performing a single fuel injection such that a portion of the injected fuel reforms and the motor is driven. Verfahren, um eine Verbrennung in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor in ein Gleichgewicht zu bringen, umfassend: ein Überwachen einer Verbrennung in jedem der Zylinder während eines Betriebs in einem Modus mit gesteuerter Selbstzündung; ein Auswählen eines Zielwerts einer Verbrennungs-Phasenlage für alle Zylinder; ein Ausführen eines ersten Kraftstoffeinspritzereignisses in jedem Zylinder, das ein selektives Steuern eines Zeitpunktes oder einer Masse der Kraftstoffzufuhr umfasst; und ein Ausführen eines zweiten Kraftstoffeinspritzereignisses in jedem Zylinder, das bewirkt, dass eine Drehmomentanforderung eines Bedieners im Wesentlichen erfüllt wird.Method to combustion in a multi-cylinder internal combustion engine to balance, comprising: a monitor combustion in each of the cylinders during operation in one Controlled self-ignition mode; one Choose a target value of a combustion phasing for all cylinders; a run of a first fuel injection event in each cylinder, the one selectively controlling a time or mass of the fuel supply includes; and a run a second fuel injection event in each cylinder, this causes a torque request of an operator in the Essentially fulfilled becomes. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Ausführen des ersten Kraftstoffeinspritzereignisses in jedem Zylinder ferner ein selektives Steuern eines Zeitpunkts oder ei ner Masse der Kraftstoffzufuhr derart umfasst, dass die Verbrennungs-Phasenlage der Zylinder in ein Gleichgewicht gebracht wird.The method of claim 12, wherein performing the the first fuel injection event in each cylinder selectively controlling a time or mass of the fuel supply such that the combustion phase position of the cylinder in a balance is brought. Verfahren nach Anspruch 13, das ferner ein Ausführen des ersten Kraftstoffeinspritzereignisses in jedem Zylinder basierend auf dem Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage für eine Verbrennung in dem Zylinder umfasst.The method of claim 13, further comprising performing the based on the first fuel injection event in each cylinder on the target value of the combustion phasing for combustion in the cylinder includes. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Ausführen des ersten Kraftstoffeinspritzereignisses ein Steuern des ersten Kraftstoffeinspritzereignisses derart umfasst, dass dieses im Wesentlichen während eines Zeitraums einer negativen Ventilüberlappung auftritt.The method of claim 13, wherein performing the first fuel injection event, controlling the first fuel injection event such This essentially covers a period of time negative valve overlap occurs. Verfahren nach Anspruch 15, das ferner ein Steuern des ersten Kraftstoffeinspritzereignisses derart umfasst, dass der eingespritzte Kraftstoff im Wesentlichen reformiert wird.The method of claim 15, further comprising controlling of the first fuel injection event such that the injected fuel is substantially reformed. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Auswählen des Zielwerts der Verbrennungs-Phasenlage für die Verbrennung in dem Zylinder ein Auswählen einer am weitesten vorverstellten Verbrennungs-Phasenlage eines der Zylinder umfasst, die mittels einer Kraftstoffreformierung durch jeden Zylinder erreichbar ist.The method of claim 12, wherein selecting the Target value of the combustion phase position for the combustion in the cylinder selecting one most advanced combustion phasing of one of the cylinders comprising, by means of a fuel reforming by each cylinder is reachable. Vorrichtung, die ein Speichermedium mit einem maschinenausführbaren Code umfasst, der in diesem codiert ist und eine Steuerung einer Verbrennung in einem Mehrzylinderverbrennungsmotor bewirkt, wobei der Code umfasst: einen Code zum Überwachen einer Verbrennung in jedem Zylinder während eines Betriebs in einem Modus mit gesteuerter Selbstzündung; einen Code zum Bestimmen eines Zielwerts der Verbrennungs-Phasenlage; und einen Code zum selektiven Steuern einer Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder derart, dass der Zielwert der Verbrennungs-Phasenlage erreicht wird und die Verbrennungs-Phasenlage der Zylinder in ein Gleichgewicht gebracht wird.Device containing a storage medium with a machine-executable Code encoded in this and a control of a Combustion in a multi-cylinder internal combustion engine causes the code includes: a code for monitoring combustion in every cylinder during an operation in a controlled self-ignition mode; one Code for determining a target value of the combustion phasing; and one Code for selectively controlling fuel delivery to each cylinder such that the target value of the combustion phase position is achieved and the combustion phasing of the cylinders in an equilibrium is brought. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Code zum Überwachen der Verbrennung umfasst: einen Code zum Überwachen eines Motor-Verbrennungsdrucks, um für jede Verbrennungskammer eine Verbrennungs-Phasenlage während eines Betriebs in dem Modus mit gesteuerter Selbstzündung zu bestimmen.The apparatus of claim 18, wherein the code is for monitoring combustion includes: a code for monitoring an engine combustion pressure, around for each combustion chamber has a combustion phasing during one To determine operation in the controlled auto-ignition mode. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Code zum Überwachen der Verbrennung umfasst: einen Code zum Überwachen einer Drehzahlveränderung einer Kurbelwelle, um für jede Verbrennungskammer eine Verbrennungs-Phasenlage während eines Betriebs in dem Modus mit gesteuerter Selbstzündung zu bestimmen.The apparatus of claim 18, wherein the code is for monitoring combustion includes: a code for monitoring a speed change a crankshaft in order for each combustion chamber has a combustion phasing during operation in the Controlled auto-ignition mode to determine. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Code zum Überwachen der Verbrennung umfasst: einen Code zum Überwachen eines Funkenionisationsstroms, um für jede Verbrennungskammer eine Verbrennungs-Phasenlage während eines Betriebs in dem Modus mit gesteuerter Selbstzündung zu bestimmen.The apparatus of claim 18, wherein the code is for monitoring combustion includes: a code for monitoring a spark ionization current, around for each combustion chamber has a combustion phasing during one To determine operation in the controlled auto-ignition mode.
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